耐蒸煮聚氨酯膠粘劑是隨著食品包裝業的發展而興起的。國內最早采用溶劑型耐蒸著聚氨酯膠粘劑是用于榨菜包裝袋的復合。由于耐蒸煮包裝袋有質輕、剝離強度高、衛生性好、方便、易貯存、易拆等優點,所以使耐蒸煮聚氨酯膠粘劑的使用范圍覆蓋到一些電子產品、軍事產品、農藥、醫藥,甚至紡織服裝業產品的包裝材料、合成材料的復合。據統計2003年我國用于軟包裝復合用的聚氨酯溶劑型膠粘劑約為4萬噸,而耐蒸煮聚氨酯酸膠粘劑的用量近8000萬噸。據Chem Quest 預測,今后5年食品復合薄膜袋用膠粘劑(也包括耐蒸煮膠粘劑) 全球每年平均增長率將為4 % ,預計中國可能達到8 %- 10 %。
耐蒸煮聚氨酯膠粘劑由于其與涂覆薄膜復合的材料要求滿足耐寒、耐油、耐酸、耐堿、耐熱、阻氣、透明等性能要求,國內產品尚無法滿足上述性能的全部要求,因而進口產品占了主導地位。主要品牌有AD502S/CAT - 10、AD -502/ A - 75、 UK3640 、U K6800 、A - 310/ A - 3 、EPS90/KW80 等。國內品牌有高盟585 K、新東方PU - 1750 等。耐蒸煮包裝袋高溫殺菌按溫度可分成三檔: 100 ℃30min殺菌低溫蒸餾袋, 121 ℃40min 殺菌中溫蒸煮袋及135 ℃30min 高溫蒸煮袋。根據GB/ T10004 -1998的規定,對于PA/ CPP 材料,蒸煮前剝離力應≥5N ,蒸煮后應≥4N ;對于PA/ AL/ CPP 材料蒸煮前AL/ CPP層剝離力應≥4. 5N ,蒸煮后應≥3.4N。在實際生產操作中,復合薄膜性能及工藝條件對耐蒸煮聚氨酯膠粘劑的復合效果是有較大影響的,同一品牌的膠粘劑被不同的蒸煮袋生產廠家用來復合包裝不同的材料,所產生的結果也是不同的。
在蒸煮袋的成本構成中,膠粘劑的成本占的比例較少,包裝材料及食品內容物的成本大大高于膠粘劑的成本,一旦廠家在膠粘劑環節上出了問題,那后果十分嚴重。所以蒸煮袋生產廠家首先要求蒸煮膠粘劑供應商保證蒸煮膠粘劑有較強的剝離強度,而且越高越好。但忽略膠粘劑的其他綜合性能,在一定程度上來說是使用耐蒸煮聚氨酯膠粘劑的一個誤區。下面就耐蒸煮聚氨酯膠粘劑的剝離強度、粘度及衛生性能等方面進行探討。
關于剝離強度和粘度
耐蒸煮聚氨酸膠粘劑大多選用帶有較多剛性的耐熱結構的原材料,例如采用己二醇,壬二酸,癸二酸、對苯二甲酸合成聚酯多元酸,有些引入帶苯環的TDI和苯六元環結構的異佛爾酮與聚酯多元醇進行擴鏈合成聚氨酯膠粘劑。這些材料基團結構使膠粘劑的耐熱性能、耐酸堿、耐辛辣性能得到提高。但是,在膠粘劑大分子中過多地引入上述基因會使分子量變的龐大,膠粘劑的粘度過大(達到10000mPas/25 ℃以上)常溫下流動性很差,冬天使用時必須預熱較長的時間。
同時,由于膠粘劑的分子量較大,單*乙酸乙酯溶劑難以溶解,必須輔以少量的酮類等混合溶劑,使膠粘劑的衛生性變差。在實際操作中,這類膠粘劑的涂布性差,網紋輥易堵版,甚至不得不在操作2小時后清洗網輥,給軟包裝生產帶來不便。優秀的耐蒸煮膠粘劑必須有較強的剝離強度和耐熱、耐酸堿等性能,同時具有良好的涂布性能,方便操作和使用。一般認為主劑的固含量為50%左右,當達到GB/ T10004 - ──1998 規定的剝離強度時,主劑的粘度在3000 - 6000mPa. s/ 25℃范圍較合適;若僅用于塑/ 塑復合的話, 主劑的粘度在1500 - 3000 mPa. s/ 25 ℃范圍較合適。
事物之間都是相互聯系的,過分追求高剝離強度,會使耐蒸煮膠粘劑的綜合使用性能降低、涂布不易、包裝袋變脆變硬、手感變差。關于衛生性能指標我國GB15139標準規定了《食品安全性毒理學評價程序》,作為正規的膠粘劑供應商應按這個程序進行檢測,包括做急性毒性(LD50)實驗,致畸實驗,微核實驗/ Ames 實驗和動物喂養實驗。同時復合包裝材料應符合GB9683-1998《復合食品包裝袋衛生標準》,其標準規定二氨基甲基( 4 %乙酸) 的含量不得大于0.004mg/L,殘留溶劑不得超過每平方米10 毫克,最好控制在每平方米5毫克以下。從目前使用的耐蒸煮膠粘劑的情況看,由于萃取技術和真空技術的提高,二氨基甲基(甲基二胺) 的控制指標能達到(特別進口產品)標準的要求,而殘留溶劑的含量指標很難說。上文中提到有些膠粘劑制造商為了追求高的剝離強度,將膠粘劑的分子量做的很大,必須用高溶解性的混合溶劑來溶解。其中包括慢性干溶劑,往往易使復合袋材料的殘留溶劑超標。使用廠家必須在復合工藝選擇上使開機速度、烘道溫度、鼓風量和排風量等因素達到最佳工藝以減少殘留溶劑的量。
國際上對食品包裝材料用的膠粘劑的的衛生安全性相當重視,美國FDA 對耐121 ℃或135℃高溫蒸煮用聚氨酯膠粘劑進行規定,CFR21 §177 、1390 , §177 、1395不僅對原輔材料進行了限制,還對復合袋經高溫蒸煮后被抽提過來的總蒸發殘留液中能夠溶解在氯仿中的部分雜質含量不能高于0. 0016 KG/CM2 作了規定。
歐盟關于食品復合包裝材料有關的衛生安全性方面的規定有:歐盟各國關于與食品接觸的材料和物品的理事會指令(89/ 109/ EC)、歐盟各國關于與食品接觸的材料和委員會指令(90/ 128/ EC)。這些相當于法律的指令頒布后一直在不停地得到修正和補充,目前為止已對90/ 128/ EC 進行了7 次的修正(2002/ 17/EC) 。對于做出口的產品包裝的制造商來說,必須高度重視FDA 和歐盟的規定標準,正確選擇耐蒸煮膠粘劑品種以避免不必要的損失。
本文對耐蒸煮聚氨酯的性能和使用情況進行了探討,認為膠粘劑在滿足蒸煮這個主要性能外,必須要考慮耐蒸煮聚氨酯的綜合性能,才能使耐蒸煮食品包裝材料達到理想的效果。
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